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壓力機的安全PLC保護(hù)設(shè)想

文檔作者：劉民張波文檔來源：四川省東方輝煌機電儀有限責(zé)任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月10日
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應(yīng)用·交流——壓力機的安全PLC保護(hù)設(shè)想 機床電器2012．1
壓力機的安全PLC保護(hù)設(shè)想
劉 民，張波 (I~lJil省東方輝煌機電儀有限責(zé)任公司，610213)
摘要：壓力機屬于機械工業(yè)量大面廣的工作母機，適用于落料、沖孔、剪切、折彎等加工，由于國內(nèi)目前壓力機設(shè)
備普遍沒有配置齊全的安全裝置，加之我國現(xiàn)有沖壓工藝及裝備水平還比較低，由此，送料、卸料等工作基本上都是
由操作者手工完成。
針對壓力機設(shè)備使用中存在的安全問題，本文提出了使用安全PLC控制壓力機的設(shè)想。
關(guān)鍵詞：壓力機；安全PLC；設(shè)想
中圖分類號：TM301．2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1004—0420(2012)ol一0052—02
0 引言
20世紀(jì)90年代以來，隨著五金、家電、汽車、摩托
車、玩具、儀器儀表等產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，使用廠商對壓
力機設(shè)備自動化要求越來越高，加之我國壓力機相關(guān)
安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的出臺，要求壓力機產(chǎn)品既能滿足安全
性、可靠性，又要保證靈活性和易維護(hù)性。這就對壓力
機的安全保護(hù)元器件正確、合理的設(shè)計及選擇提出了
新的要求。
在國外一些發(fā)達(dá)國家，安全功能在壓力機產(chǎn)品上
的應(yīng)用已十分普遍，達(dá)不到相應(yīng)安全等級的壓力機產(chǎn)
品不能投產(chǎn)；而另外一些國家則是依靠高額的事故賠
償金來強制生產(chǎn)廠家實現(xiàn)和滿足產(chǎn)品的安全性能。與
之相比，我國目前還處于起步階段，很多有一定潛在危
險性的壓力機產(chǎn)品由于沒有完善的安全保護(hù)措施而成
為工廠事故頻發(fā)的重要因素之一。在全國鍛壓標(biāo)準(zhǔn)化
會議上再次提及壓力機產(chǎn)品“強制性”安全標(biāo)準(zhǔn)的推
行，由此，壓力機產(chǎn)品的安全性能正受到各方面越來越
高的重視。
1 壓力機的安全性組成方式
壓力機的安全性能主要由機械安全防護(hù)和電氣安
全控制兩方面組成。機械安全防護(hù)主要通過使用安全
柵欄或機械結(jié)構(gòu)的聯(lián)鎖來實現(xiàn)，而電氣安全控制系統(tǒng)最
為關(guān)鍵，它必須提供一種性能高度可靠的安全保護(hù)手
段，最大限度地避免壓力機的不安全因素的存在，防止
惡性事故的發(fā)生。電氣安全控制系統(tǒng)在開車、停車出現(xiàn)
一52 一
工藝擾動時，以及正常維護(hù)操作期間對壓力機提供安全
保護(hù)。一旦設(shè)備本身出現(xiàn)故障，或由于人為原因而導(dǎo)致
危險時，系統(tǒng)應(yīng)立即做出反應(yīng)并發(fā)出控制信號，使設(shè)備
安全停車，以阻止危險的發(fā)生或事故的擴(kuò)散。
2 壓力機的傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)
傳統(tǒng)的壓力機電氣控制系統(tǒng)主要有：繼電器一接
觸器控制系統(tǒng)；單片機(工控機)控制系統(tǒng)；常規(guī)PLC
控制系統(tǒng)。
2．1 繼電器一接觸器控制系統(tǒng)
繼電器一接觸器控制系統(tǒng)主要由控制按鈕、各種
轉(zhuǎn)換開關(guān)、繼電器、接觸器組成，很容易實現(xiàn)壓力機的
簡單控制功能，但當(dāng)控制要求較高時，控制線路變得十
分復(fù)雜，接線繁瑣，安裝維護(hù)都十分不便。
2．2 單片機(工控機)控制系統(tǒng)
當(dāng)壓力機的控制要求較高、動作規(guī)范較多、檢測元
件較多時，使用單片機(工控機)控制系統(tǒng)能很好地克
服繼電器一接觸器控制系統(tǒng)的缺點，但其對使用環(huán)境
條件要求較高，同時編程需要專門的開發(fā)工具，有一定
的局限性，所以目前一般不使用這種控制方式。
2．3 常規(guī)PLC控制系統(tǒng)
常規(guī)PLC控制系統(tǒng)在壓力機控制的應(yīng)用上有明
顯的優(yōu)勢，它既繼承了繼電器一接觸器控制系統(tǒng)和單
片機(工控機)控制系統(tǒng)的優(yōu)點，同時又彌補了其不
足，所以目前在壓力機控制系統(tǒng)中使用十分普遍，其結(jié)
構(gòu)框圖見圖1。但當(dāng)多臺壓力機構(gòu)成自動生產(chǎn)線時，
機床電器2012．1 應(yīng)用·交流——壓力機的安全PLC保護(hù)設(shè)想
因其不具備冗余功能，所以安全性很難得到保證。
圖1 常規(guī)PLC結(jié)構(gòu)
3 壓力機的安全PLC控制系統(tǒng)概述
電氣安全控制系統(tǒng)，應(yīng)由安全輸入信號(即安全功
能，如緊急停止信號、安全門信號等)、安全控制模塊
(如安全繼電器、安全PLC)、和被控元件(如主接觸
器、電磁閥等)等部分組成。
隨著安全PLC的出現(xiàn)并逐漸得到廣泛的應(yīng)用，將
其應(yīng)用于壓力機的控制系統(tǒng)中，特別是由多臺壓力機
構(gòu)成的自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，其安全性和可靠性得
到極大的提高。
安全可編程控制器(安全PLC)的CPU采用冗余
的多處理器結(jié)構(gòu)。各個處理器之間相互監(jiān)控，一旦出
現(xiàn)不一致，立刻使控制器處于安全狀態(tài)，并且發(fā)出報警
信息；同時，安全可編程控制器對內(nèi)部的RAM、
EPROM、輸入輸出寄存器等元件進(jìn)行實時監(jiān)控，并且
采用特殊的測試脈沖對輸入信號和輸出被控元件進(jìn)行
檢測，一旦出現(xiàn)任何不安全隱患，控制器立刻切換至安
全保護(hù)狀態(tài)。其安全總線適用于大型、離散式的安全
控制系統(tǒng)。其原理是在現(xiàn)有工業(yè)現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)上，
采用了一系列的時間檢測、地址檢測、連接檢測和CRC
冗余校驗等措施，達(dá)到較高的安全等級。安全PLC是
上世紀(jì)末出現(xiàn)的產(chǎn)品，其優(yōu)點是可編程性能強，使用安
全總線能實現(xiàn)高要求的安全控制。安全PLC的結(jié)構(gòu)
示意圖見圖2。
圖2 安全PLC結(jié)構(gòu)
安全PLC可以簡便地實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯關(guān)系，通過
安全總線可以將分散在現(xiàn)場的安全輸入信號通過一根
電纜集中至主站進(jìn)行控制。
對于安全功能在數(shù)十個以上、或者大部分的安全
功能都離散分布的現(xiàn)場，可編程安全PLC系統(tǒng)和安全
總線系統(tǒng)可以使復(fù)雜的安全控制變得簡便、清晰。
在大型沖壓生產(chǎn)線中，安全PLC都有成功的應(yīng)用案
例。通常，一條沖壓流水線分為涂油、沖壓、剪切、折彎
等幾個工作過程。每個過程都設(shè)計有2扇沖程門和若
干的緊急停止按鈕；外圍還需要有安全光柵保護(hù)換模
區(qū)域；此外沖壓設(shè)備中還有大量的安全信號(比如上死
點、閥信號等)需要接人安全控制系統(tǒng)，并且以復(fù)雜的
邏輯關(guān)系貫穿于整個安全控制回路。在這種情況下，
可編程安全繼電器和安全總線系統(tǒng)是最為合適的解決
方案。
4 結(jié)束語
而今，進(jìn)口的壓力機設(shè)備，一般都具有較高的安全
等級，而多數(shù)國產(chǎn)壓力機設(shè)備，也大都配備了安全繼電
器和安全PLC等構(gòu)成的安全控制系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)過
程中的安全性。隨著“安全生產(chǎn)”理念的深入，安全控
制系統(tǒng)在壓力機產(chǎn)品中必將得到更加廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
[1] 許繆，王淑英．電氣控制與PLC應(yīng)用第3版[M]．北
京：機械工業(yè)出版社．2009．
[2] 韓兵．PLC編程和故障排除[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版
社，2009．
收稿日期：2011—12—16
(上接第51頁)
參考文獻(xiàn)：
[1] 鄭銘芳．低壓電器選用維修手冊(第2版)[M]．北京：
機械工業(yè)出版社．
[2] 張冠生．常用低壓電器及其應(yīng)用[M]．北京：機械工業(yè)
出版社．
[3] GB／T14048．1低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則[S]．
[4] GB14048．4低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備低壓機電式接觸
器電動機起動器[S]．
收稿日期：2011—11—04
作者簡介：袁雪峰(1968一)，女，現(xiàn)從事裝配現(xiàn)場工藝工作。
一53 —

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